Multiverso cosmológico

Nesta seção tratamos de duas hipóteses de multiverso que talvez estejam entre as mais plausíveis, já que não se apoiam em teorias excessivamente especulativas, mas em pressupostos físicos naturais, argumentos estatísticos convencionais e modelos cosmológicos amplamente aceitos no meio científico. Ambos os tipos ocorreriam em nosso próprio espaço-tempo e, em princípio, seriam espacialmente infinitos.

Não conseguimos enxergar além de um certo limite no espaço, pois a luz proveniente de qualquer objeto existente além dele simplesmente ainda não teve tempo de chegar até nós. Esse limite define a fronteira do chamado universo observável, situada atualmente a cerca de 46 bilhões de anos-luz de distância.

No entanto, isso não significa que não haja nada além dessa fronteira. Caso fosse possível empreender uma viagem para além do horizonte observável, é razoável supor que continuaríamos encontrando estrelas, planetas e galáxias, de forma semelhante ao que já observamos.

Se o universo for de fato infinito - hipótese ainda não comprovada, mas considerada plausível por muitos cosmólogos -, a consequência lógica é que inevitavelmente existirão regiões com configurações de matéria repetidas, incluindo cópias quase idênticas da Via Láctea, da Terra e até mesmo de seus habitantes.

Essa conclusão decorre de um raciocínio relativamente simples: embora o número de combinações possíveis das partículas de matéria e energia que compõem o universo seja absurdamente grande, ele ainda é finito. Assim, supondo que a matéria continue distribuída indefinidamente à medida que avançamos no espaço, todas as configurações possíveis acabariam sendo realizadas repetidas vezes. Em última análise, poderiam existir até mesmo outros "universos observáveis" praticamente idênticos ao nosso.

Nesse cenário, poderíamos imaginar réplicas de nós mesmos vivendo em um número infinito de planetas semelhantes à Terra, fazendo escolhas diferentes e seguindo trajetórias completamente distintas. Essa hipótese é chamada por Brian Greene de multiverso repetitivo.

Duas possibilidades frequentemente apontadas como objeções ao multiverso repetitivo são: a ideia de que, a partir de certo horizonte, o universo se torne vazio, sem partículas, ou ainda a hipótese de que, além desse limite, passem a vigorar leis físicas diferentes das que conhecemos.

Embora logicamente possíveis, tais proposições exigiriam construções teóricas extremamente complexas e artificiais, contrariando inclusive um princípio clássico da ciência conhecido como navalha de Occam: entre explicações concorrentes, aquela que requer menos suposições adicionais tende a ser a mais provável.

Assim, não parece convincente supor que regiões distantes do espaço passem a se comportar de maneira radicalmente diferente, obedecendo a outras leis naturais, quando tudo indica que as mesmas regras físicas se aplicam de forma uniforme à porção do universo que conseguimos observar.

Resta, evidentemente, o fato de que a infinitude do universo ainda não foi comprovada. No entanto, estudos teóricos e observacionais consistentes levam a maioria dos cosmólogos a considerar essa hipótese seriamente. Além disso, elementos da teoria da inflação cósmica reforçam ainda mais essa possibilidade, como veremos no próximo tópico.

Esta é uma visão que decorre da teoria do universo inflacionário, originalmente proposta pelo físico e cosmologista norte-americano Alan Guth, a qual solucionou um paradoxo que surgia na aplicação da versão mais tradicional da teoria do Big Bang.

Trata-se do chamado problema do horizonte: regiões extremamente distantes do espaço, situadas em direções opostas do céu, apresentam propriedades físicas muito semelhantes. No entanto, de acordo com o modelo padrão do Big Bang, essas regiões jamais poderiam ter estado em contato causal, pois o tempo necessário para a luz viajar entre elas excederia a idade do universo.

Segundo a teoria inflacionária, tais regiões estiveram, sim, muito próximas entre si, antes de um breve período de expansão extremamente acelerada - a inflação - ocorrido nos primeiros instantes após o Big Bang. Esse processo explica por que áreas hoje tão afastadas compartilham características físicas praticamente idênticas.

Os físicos russos Alex Vilenkin e Andrei Linde também buscaram soluções para os problemas do modelo tradicional do Big Bang, juntando-se a Guth no desenvolvimento do modelo inflacionário. Ambos chegaram a resultados sugestivos da existência de um multiverso.

Vilenkin percebeu indícios de que a inflação não ocorre de maneira simultânea em todas as regiões do espaço; em outras palavras, ela pode ter cessado em certas regiões - como a que deu origem ao nosso universo - enquanto continua ativa em outras localidades, além do horizonte do universo observável.

Assim, o Big Bang deixa de ser encarado como um evento único e isolado. As flutuações quânticas responsáveis pelo início da inflação, convertendo energia em matéria, seriam recorrentes, dando origem a sucessivas bolhas inflacionárias que se formam ao longo de toda a extensão do espaço.

Cada uma dessas bolhas constitui um universo distinto. Tal como ocorre na ideia do Universo repetitivo, no multiverso inflacionário também surgiriam cópias exatas ou aproximadas de planetas, estrelas e galáxias semelhantes aos nossos, bem como universos radicalmente diferentes, sem condições para o surgimento da vida.

As leis fundamentais da natureza seriam as mesmas, mas com variações nos valores de parâmetros físicos - como as quantidades de matéria e energia (convencionais ou escuras), as taxas de expansão e outros fatores cosmológicos.

O que diferencia este modelo do anterior é que, no caso da repetição infinita, o espaço é contínuo, sem limites bem definidos entre as repetições. Já no cenário dos universos-bolha, há uma clara delimitação entre eles, estando todos imersos em um campo inflacionário de energia, permanentemente sujeito a flutuações capazes de gerar novos universos, em um processo conhecido como inflação eterna.

Desse modo, o multiverso inflacionário sobrepõe-se ao multiverso repetitivo: cada um de seus universos é também infinito e, em seu interior, a repetição infinita igualmente ocorre.

Uma crítica comum a todas as modalidades de multiverso é a falta de testabilidade observacional. No caso do multiverso inflacionário, essa crítica costuma ser considerada mais severa devido à sua forte dependência de teorias que ainda não se encontram plenamente consolidadas.

A própria inflação eterna, por exemplo, não é uma consequência inevitável dos modelos inflacionários. Existem hipóteses alternativas para a dinâmica inicial e para o destino do universo que são igualmente investigadas pela comunidade científica e que não conduzem necessariamente à formação de universos-bolha.

Além disso, o modelo enfrenta dificuldades conceituais relacionadas à atribuição de probabilidades em conjuntos infinitos, bem como ao uso controverso, como ferramenta explicativa, do princípio antrópico - interpretação segundo a qual o universo observado deve possuir condições compatíveis com a existência de vida capaz de observá-lo.

Por fim, embora a inflação cósmica não implique necessariamente que o universo seja infinito, uma eventual finitude também não invalidaria, em princípio, a existência de universos-bolha. Ainda assim, o surto inflacionário inicial impõe que a geometria do universo observável seja quase plana - um resultado consistente com os parâmetros cosmológicos atualmente medidos -, o que torna o modelo compatível com a hipótese de um universo espacialmente infinito.